Jaké je pH 1M glycerolu?

Odpověď je přibližně 6,88. Proto bude $ 1 \ M $ roztok glycerolu ve vodě vždy tak mírně kyselý (vzhledem k tomu, že hydroxylové skupiny jsou mnohem slabšími bázemi než kyseliny, tj. Že rovnovážná konstanta pro reakci $ \ ce {C3H7O2OH + H2O < = > C3H7O2O ^ – + H3O ^ +} $ je mnohem větší než konstanta pro $ \ ce {C3H7O2OH + H2O < = > C3H7O2OH2 ^ + + OH ^ -} $, což může, ale nemusí být pravda. Zahrnutí druhé rovnováhy posune skutečné pH ještě blíže k 7)

U velmi slabých nebo velmi zředěných kyselin / zásad je řešení problému disociace o něco složitější, protože je třeba vzít v úvahu rovnováhu vody ve vlastní disociaci. Často je platnou aproximací, že na to zapomínáme, protože voda má jen malou tendenci k vlastní disociaci, a tak její účinek na rovnovážné koncentrace $ \ ce {H ^ + _ {(aq)}} $ a $ \ ce { OH ^ {-} _ {(aq)}} $ je často zanedbatelné, ale to není váš případ; glycerol ve vodě se zdá být stejně slabý jako kyselina jako voda sama.

Nejlepším způsobem, jak vyřešit rovnovážné problémy, je sestavit velkou rovnici zahrnující všechny faktory kombinací menších rovnic. Musíme vytvořit rovnici, která zohlední všechny druhy na médiu ($ \ ce {H ^ + _ {(aq)}} $, $ \ ce {OH ^ {-} _ {(aq)}} $ , $ \ ce {C3H7O2O ^ {-} _ {(aq)}} $ a $ \ ce {C3H7O2OH _ {(aq)}} $ {pro pohodlí označím poslední dva $ \ ce {A ^ -} $ a $ \ ce {HA} $}) a související rovnovážné konstanty ($ K_a $ a $ k_w $). Menší rovnice lze najít vyvážením nábojů (jedna rovnice) a množství hmoty každé látky (jedna nebo více rovnic podle problému).

Zůstatek poplatku: $ [H ^ +] = [OH ^ -] + [A ^ -] $ (I)

Zůstatek hmoty: $ [HA] + [A ^ -] = C_ {kyselina} = 1 \ M $ (II)

Rovnice pro rovnovážné konstanty jsou:

$ K_a = \ frac {[H ^ +] [A ^ -]} {[HA]} = 10 ^ {- 14,15} $ (III )

$ k_w = [H ^ +] [OH ^ -] = 1 \ krát 10 ^ {- 14} $ (IV)

Abychom problém vyřešili, musíme hrát s rovností, dokud nedostaneme jedinou rovnici s jedinou proměnnou. Je vhodné získat rovnici v $ [H ^ +] $, protože jsme schopni najít pH přímo použitím $ -log $ na odpověď. Všimněte si, že

$ [OH ^ -] = \ frac {k_w} {[H ^ +]} $ (V)

$ [HA] = \ frac {[H ^ +] [A ^ -]} {K_a} $ (VI)

Nahrazení (VI) ve (II) výnosech po nějaké algebře:

$ [A ^ -] = \ frac {C_ {acid} K_a} {[H ^ +] + K_a} $ (VII)

Nyní vložte (V), (VI) a (VII) do (I), abyste získali:

$ [H ^ +] = \ frac {k_w} {[H ^ +]} + \ frac {C_ {acid} K_a} {[H ^ +] + K_a} $

Trochu vytrvalosti vás přenese na následující polynom:

$ [H ^ +] ^ 3 + K_a [H ^ +] ^ 2- (C_ {acid} K_a + k_w) [H ^ +] – K_ak_w = 0 $

Nahrazení hodnot $ K_a $, $ k_w $ a $ C_ {acid} $, jediným pozitivním kořenem rovnice je $ [H ^ +] = 1,30688 \ krát 10 ^ {- 7} $ , což po uplatnění antilogaritmu vyústí v $ pH = 6,88 $ .

Správně, Henderson-Hasselbalch je, když máte pufrovaný roztok kyseliny i její onjugátový základ.

Zde si chcete představit rozpuštění jednoho molu glycerolu v jednom litru vody. Když říkáme, že pKa glycerolu je 14,15, máme na mysli, že Ka pro reakci:

$$ C_3H_7O_2OH \ Rightarrow C_3H_7O_2O ^ – + H ^ + $$

je 10 $ ^ {-14,15} $. Toto je velmi malé číslo, což naznačuje, že i když glycerol rozpuštěný ve vodě produkuje přibližně $ H ^ + $, pravděpodobně příliš nesníží pH. Takže zde byste očekávali pH o něco méně než 7.

Pro výpočet této hodnoty vytvořím to, co mnozí nazývají „grafem ICE“ Příklad 2 v tomto dokumentu vypadá podobně jako váš problém pracuji na tom.

Komentáře

• I ' si nejsem jistý, zda jsou ICE tabulky schopné řešit rovnovážné koncentrace pro velmi zředěné nebo velmi slabé kyseliny / zásady, protože je třeba současně zohlednit disociaci kyseliny / báze a vlastní disociaci vody . Je to ' Nejlepší je naučit se obecnější způsob řešení těchto problémů, který zahrnuje použití rovnic náboje a hmotnostní bilance. Viz zde a zde pro podrobnosti.
• Potřebuji další pomoc. Mám žádné znalosti chemie. Jak bych vypočítal pH glycerolu na základě jeho pKa? Díky.

Znám vzorec týkající se $ K_a $, disociační konstanty A a koncentrace C pro slabé kyseliny a zásady jako $ K_a $ = $ A ^ 2 $ C. To vám může pomoci.

Komentáře

• Znám také vzorec, ale použití tohoto vzorce mi poskytne liché hodnoty.